李紅崢，曹紅霞，吳宣毅，郭莉杰

(西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

0 引 言

溫室番茄是我國西北地區(qū)主要種植的一種反季節(jié)蔬菜，近年來種植面積不斷擴(kuò)大，已成為該地區(qū)許多農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收入的重要來源。提高番茄產(chǎn)量、增加農(nóng)民收入是目前研究的重點(diǎn)，而植株良好的生長狀況是番茄獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。許多研究表明交替隔溝灌溉會(huì)對作物的生長造成影響，Tang[1]、杜太生[2]等的研究表明，交替隔溝灌溉可以顯著抑制棉花株高的生長；杜社妮[3]等在研究溝灌方式對茄子生長的影響時(shí)表明，株高和葉面積在生長發(fā)育初期是交替隔溝灌溉大于常規(guī)溝灌，而在中后期是常規(guī)溝灌大于交替隔溝灌溉；張利東[4]等指出在交替隔溝灌溉下黃瓜植株的株高和總生物產(chǎn)量有所降低，但是根生物量、根冠比增加。西北地區(qū)溫室番茄的灌水量通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于番茄生長實(shí)際所需的水量，不僅造成水資源的浪費(fèi)，還會(huì)增加溫室濕度，誘發(fā)病蟲害，這也是造成該地區(qū)許多農(nóng)戶“高投入、低產(chǎn)出”現(xiàn)狀的癥結(jié)所在。優(yōu)化該地區(qū)溫室番茄的灌水模式，確定合理灌水量，對于指導(dǎo)農(nóng)戶科學(xué)種植具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將交替隔溝灌溉應(yīng)用于溫室番茄，采用蒸發(fā)皿累積蒸發(fā)量確定灌水量，研究溝灌方式和灌水量對溫室番茄株高、莖粗、葉面積以及根冠比的影響，以期為西北地區(qū)溫室番茄的合理灌溉提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在陜西省楊凌示范區(qū)綠百合果蔬專業(yè)合作社的日光溫室內(nèi)進(jìn)行，地處關(guān)中平原，東經(jīng)34°17′、北緯108°01′、海拔527 m，年均日照時(shí)數(shù)2 163.8 h，年均蒸發(fā)量1 500 mm，年平均降水量632 mm，主要集中在夏秋季節(jié)，屬于半濕潤易旱區(qū)。試驗(yàn)溫室為西北地區(qū)最常見的簡易土墻日光溫室，東西長70 m，南北寬8 m。溫室頂部設(shè)通風(fēng)口，溫室前端設(shè)通風(fēng)暗管，當(dāng)溫室內(nèi)溫度大于28 ℃或小于10 ℃時(shí)，通過打開或關(guān)閉通風(fēng)口和通風(fēng)暗管調(diào)節(jié)溫室內(nèi)部環(huán)境。試驗(yàn)溫室土壤為重壤土，0～60 cm土壤容重為1.38 g/cm3，田間持水率為23.87%。供試番茄品種為“HL2109”(Lycopersicon esculentum, HL2109)，為荷蘭最新培育的抗TY病毒病品種，長勢穩(wěn)健，果形圓潤。番茄幼苗于2015年4月15日定植，采取壟植溝灌的栽培模式，番茄種植于壟上，壟頂寬10 cm，壟兩側(cè)為灌水溝，溝長6 m，溝頂寬60 cm，溝深15 cm，行距70 cm，株距35 cm，種植密度為4.1株/m2，溫室日常管理依據(jù)當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進(jìn)行，番茄留四穗果打頂，2015年8月2日拉秧。溫室中央設(shè)置Φ20 cm標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿，高度始終與冠層保持一致，從定植后開始每天早上8∶00測定蒸發(fā)皿日蒸發(fā)量。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)溝灌方式和灌水量兩個(gè)因素，其中溝灌方式分為常規(guī)溝灌(CFI)和交替隔溝灌溉(AFI)，CFI灌水時(shí)每個(gè)灌水溝均灌水，AFI灌水時(shí)每隔一個(gè)溝進(jìn)行灌水，本次灌1、3溝，下次灌2、4溝，依次交替；灌水量設(shè)4個(gè)水平，根據(jù)灌水間隔期Φ20標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿累積蒸發(fā)量∑Ep，選取0.6 (K1)、0.8(K2)、1.0 (K3)、1.2(K4) 4個(gè)作物-皿系數(shù)Kcp，依據(jù)公式(1)來確定：

W=KcpA∑Ep

(1)

式中：W為試驗(yàn)小區(qū)灌水量，m3；A為小區(qū)面積，m2。

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共8個(gè)處理，即CFI-K1、CFI-K2、CFI-K3、CFI-K4、AFI-K1、AFI-K2、AFI-K3、AFI-K4，每個(gè)處理3次重復(fù)，共24個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)4溝4壟，小區(qū)與小區(qū)之間埋設(shè)有60 cm深的防滲膜。

定植當(dāng)天為確保秧苗的成活，采用常規(guī)溝灌對各小區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一灌水，灌水量采用當(dāng)?shù)胤讯ㄖ矔r(shí)的經(jīng)驗(yàn)灌水量。為達(dá)到蹲苗效果，第一次灌水處理距定植的間隔時(shí)間較長，以后每當(dāng)蒸發(fā)皿的累積蒸發(fā)量達(dá)到25±2mm時(shí)即進(jìn)行灌水處理，各處理灌水情況見表1。

表1 全生育期各處理灌水情 mm

1.3 測定方法

株高、莖粗在打頂前每15 d測定一次，打頂后每20 d測定一次，株高采用卷尺測量，莖粗測量位置為第一花序附近固定點(diǎn)，采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺在垂直的兩個(gè)方向上測定兩次，取兩次測量的平均值作為莖粗。番茄全部采摘完拉秧時(shí)進(jìn)行破壞性取樣，葉面積采用打孔稱重法測定，根系采用挖掘法取樣。將地上部分和清洗后的根系分別放入檔案袋內(nèi)，在105 ℃下烘30 min殺青，并在75 ℃下烘至恒質(zhì)量，用精度為0.01 g的電子天平稱取干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 22.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差分析(Duncan法)，SigmaPlot 12.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 溝灌方式和灌水量對番茄株高的影響

適宜的株高有利于株型的改善，使冠層分布合理[2]，同時(shí)也是協(xié)調(diào)作物營養(yǎng)生長和生殖生長的前提。從表2可以看出，溝灌方式和灌水量對番茄株高的影響都是隨著生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)出越來越顯著的效應(yīng)，且溝灌方式對株高的影響效應(yīng)滯后于灌水量的影響效應(yīng)；溝灌方式和灌水量的耦合效應(yīng)對各時(shí)期番茄株高的影響都不顯著。對拉秧前測定的番茄最終株高分析表明，相同灌水量下交替隔溝灌溉處理的株高都要比常規(guī)溝灌處理的低，交替隔溝灌溉對番茄的營養(yǎng)生長有一定的抑制作用；而在兩種溝灌方式下提高灌水量均會(huì)顯著增加番茄的株高，造成番茄植株的徒長。

表2 溝灌方式與灌水量對番茄株高的影響 cm

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著；*表示在差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

2.2 溝灌方式和灌水量對番茄莖粗的影響

莖粗是反映了作物植株健壯程度的重要指標(biāo)。表3為不同處理下番茄植株在不同時(shí)期的莖粗情況，可以看出，溝灌方式和灌水量對番茄植株莖粗的影響效應(yīng)與株高類似，都表現(xiàn)出由不顯著到顯著最后極顯著的過程，其中溝灌方式對莖粗的影響效應(yīng)到后期才表現(xiàn)顯著，而灌水量的影響效應(yīng)在中期即表現(xiàn)顯著；溝灌方式和灌水量的耦合效應(yīng)對各個(gè)時(shí)期的番茄莖粗也無顯著影響。從對番茄植株最終莖粗的影響分析，兩種溝灌方式下莖粗均在K2灌水量時(shí)達(dá)到最大，之后隨著灌水量的增加莖粗逐漸減小，同時(shí)過低的灌水量(K1)對莖粗的生長也表現(xiàn)出負(fù)效應(yīng)，這與潘銅華[5]的研究結(jié)果基本一致。

2.3 溝灌方式和灌水量對番茄葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)(Leaf Area Index，LAI)是反映作物群體結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，合適的LAI能夠使作物充分利用光能。如果LAI過大會(huì)使作物群體的通風(fēng)、透光性減弱，并且增加水分、養(yǎng)分的消耗；如果LAI過小，雖然有利于通風(fēng)、透光，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致光合作用的有效葉面積減少[6]。從圖1可以看出，相同溝灌方式下灌水量對番茄LAI的影響顯著，LAI均隨灌水量的增加而增加；在相同灌水量時(shí)AFI處理番茄的LAI雖比CFI大，但是差異均未達(dá)到顯著水平。

表3 溝灌方式與灌水量對番茄莖粗的影響 mm

圖1 溝灌方式與灌水量對番茄葉面積指數(shù)的影響Fig.1 Effect of furrow irrigation pattern and irrigation amount on leaf area index of tomato

2.4 溝灌方式和灌水量對番茄根冠比的影響

根冠比是反映作物長勢的重要指標(biāo)。圖2為各處理番茄拉秧時(shí)的根冠比情況，可以看出，溝灌方式和灌水量對根冠比的影響顯著。相同溝灌方式下，根冠比都是隨灌水量的增加呈先增加后減小的趨勢，CFI下在K3灌水量時(shí)達(dá)到最大(0.070 6)，AFI下在K2灌水量下達(dá)到最大(0.073 4)。相同灌水量下AFI處理的根冠比顯著大于CFI處理(K3灌水量下除外)，這可能是由于AFI處理可以抑制作物地上部分的冗余生長，同時(shí)對根系進(jìn)行干濕交替鍛煉，促進(jìn)根系的生長發(fā)育造成的[7]。

圖2 溝灌方式與灌水量對番茄根冠比的影響Fig.2 Effect of furrow irrigation pattern and irrigation amount on root-canopy ration of tomato

3 結(jié) 語

控制作物根區(qū)水分供應(yīng)模式和供應(yīng)量、改變作物的生存環(huán)境是減少作物生長冗余、調(diào)節(jié)作物營養(yǎng)生長、使作物向著最優(yōu)化方向發(fā)展的一種重要的管理手段[7]。本研究表明在溫室番茄上面應(yīng)用交替隔溝灌溉，對番茄前期的株高、莖粗影響不顯著，但隨著生長階段的推進(jìn)，在中后期其影響效應(yīng)逐漸凸顯。對番茄最終的株高、莖粗以及根冠比的分析表明，交替隔溝灌溉能夠明顯抑制株高的生長，增加植株的莖粗，增大根冠比，即相較于常規(guī)溝灌，交替隔溝灌溉下的番茄植株明顯壯實(shí)。但是在本研究中，溝灌方式對LAI并未表現(xiàn)出明顯的影響，這和其他學(xué)者[8]的研究結(jié)果不太一致，可能是由于試驗(yàn)作物不同導(dǎo)致群體結(jié)構(gòu)有較大差異所引起。

依據(jù)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量，通過選取合適的作物-皿系數(shù)Kcp確定作物的灌水量，在溫室滴灌番茄[9]、溫室地下滴灌黃瓜[10]上面已有報(bào)道，但在交替隔溝灌溉條件下依據(jù)蒸發(fā)皿蒸發(fā)量指導(dǎo)溫室番茄灌水的研究尚未有報(bào)道。本研究表明，灌水量對番茄的營養(yǎng)生長影響作用明顯，增加灌水量會(huì)顯著增加番茄的株高和LAI，容易造成番茄植株的徒長；莖粗在作物-皿系數(shù)Kcp由0.8增加到1.2過程中一直呈遞減的趨勢，但在Kcp為0.6的處理下莖粗同樣表現(xiàn)較小，可能是由于在Kcp取0.6時(shí)，番茄虧水嚴(yán)重，已對植株的正常生長造成影響；在CFI、AFI下根冠比隨灌水量的增加均表現(xiàn)出先增后減的趨勢，AFI-K2處理的根冠比在所有處理最大。

通過綜合分析溝灌方式和灌水量對番茄株高、莖粗、葉面積指數(shù)以及根冠比的影響表明，交替隔溝灌溉相較于常規(guī)溝灌更有利于番茄植株的生長；過高(Kcp取1.2)或過低(Kcp取0.6)的灌水量均不利于番茄植株的生長，適中的灌水量(Kcp取0.8或1.0)不僅會(huì)使番茄植株健壯，同時(shí)也會(huì)使LAI處于一個(gè)較為合理的大小。另外，本研究只是針對不同溝灌方式和灌水量對番茄生長指標(biāo)的影響做了一些探討，而對番茄產(chǎn)量、品質(zhì)的影響還在進(jìn)一步的研究中。

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